Согласно официальному заявлению разработчиков Ethereum, обновление Pectra будет развернуто в первом квартале 2025 года. Эта реализация направлена на повышение производительности виртуальной машины Ethereum (EVM) с целью уменьшения перегрузки и масштабирования полезности в DeFi и других секторах. Это обновление обещает упростить работу сети Ethereum и расширить ее применение, особенно в бизнес-контексте, за счет предоставления масштабируемого и эффективного уровня платформы.
Это обновление также создает основу для внедрения в Ethereum нового решения масштабирования, которое поможет решить «биткойнскую трилемму» — параллельную EVM.
Чтобы понять Parallel EVM, нам сначала нужно разделить эти понятия.
Так что же такое виртуальная машина?
Виртуальная машина, или ВМ, — это программа, которая создает новую компьютерную систему, полностью моделируемую программным обеспечением внутри физического компьютера, расширяя возможности компьютерной платформы. Виртуальные машины позволяют пользователям делать на своем компьютере что-то, что обычно невозможно сделать.
Например, виртуальные машины позволяют вам играть в классическую видеоигру 90-х годов на современном компьютере или смартфоне. По умолчанию это невозможно, поскольку на вашем текущем устройстве нет особых требований к оборудованию для запуска игры, поскольку оно было создано для устройств той эпохи. Виртуальная машина имитирует все требования, необходимые для запуска игры, что позволяет играть в игру на современных устройствах.
Или другой пример: вы используете Macbook для работы, но, к сожалению, некоторое программное обеспечение поддерживает только Windows, а не MacO, поэтому вы решаете запустить программу-эмулятор Windows на своем Macbook. Средой эмуляции Windows является виртуальная машина.
Виртуальная машина и блокчейн
Эта концепция также применима к блокчейну. Блокчейны — это распределенные сети, которые облегчают передачу ценностей и общение между различными сторонами без необходимости использования централизованного посредника для одобрения или отклонения какой-либо транзакции. Вместо этого транзакции проверяются децентрализованной сетью компьютеров, которые взаимодействуют друг с другом для регистрации новых действительных транзакций. Виртуальная машина блокчейна — это программное обеспечение или среда выполнения, которую операторы узлов используют для связи и проверки транзакций.
Одной из самых популярных виртуальных машин блокчейна является виртуальная машина Ethereum.
Это среда, в которой смарт-контракты взаимодействуют друг с другом, а транзакции обрабатываются и выполняются. Это похоже на сервер, который позволяет всем узлам Ethereum по всему миру играть в многопользовательскую игру Ethereum в режиме реального времени.
Процесс обработки транзакций на Ethereum
В настоящее время транзакции обрабатываются в соответствии с моделью последовательного выполнения, то есть одна транзакция за раз, на Ethereum благодаря конструкции EVM.
Транзакция на Ethereum проходит следующие этапы:
Пользователь отправляет подписанную транзакцию из своего кошелька.
Ожидающие транзакции попадают в общедоступный мемпул, аналогичный комнате ожидания для блокчейна.
Затем предлагающий блок (тип валидатора) выбирает транзакцию вместе с несколькими другими транзакциями и «предлагает» их добавить в следующий блок.
Другие валидаторы отслеживают и «проверяют» содержимое транзакций, и после одобрения транзакции добавляются в блок и в сеть. Наша сделка подтверждена!
EVM выполняет транзакции блоком одну за другой, затем транзакция завершается и получатель получает свои средства.
Последовательное добавление транзакций гарантирует, что каждая новая транзакция действительна и совместима со всеми предыдущими транзакциями.
Однако последовательная обработка создает узкое место, когда сетевая активность возрастает и все больше транзакций конкурируют за попадание в следующий блок. Это приводит к увеличению времени ожидания для пользователей, повышению платы за газ и ухудшению пользовательского опыта. Для решения этих проблем была создана параллельная обработка.
Что такое параллельное выполнение?
Параллельное выполнение транзакций блокчейна приводит к значительному улучшению пропускной способности блокчейна и скорости выполнения. Эти высокопроизводительные блокчейны призваны обрабатывать транзакции за миллисекунды. Но как это возможно?
Проще говоря, представьте, что вам нужно выполнить какую-то работу, например приготовить еду для вечеринки. Вы звоните друзьям и распределяете работу: человек А идет на рынок, человек Б расставляет инструменты, человек С режет овощи, а человек D готовит. Вместо того, чтобы зависеть от одного человека, вся работа распределяется между четырьмя людьми, что сокращает время и повышает эффективность. Параллельная EVM аналогична, но вместо приготовления пищи использует компьютеры и код.
Сеть Ethereum похожа на приготовление вечеринки, на которой множество людей работают над различными транзакциями, составляющими блокчейн. Каждая транзакция имеет определенную функцию или цель, например, отправка денег или создание токенов. Сеть назначает каждую транзакцию «работнику», который может выполнить ее на виртуальной машине Ethereum (EVM), которая похожа на компьютерную программу, работающую на блокчейне. Эти «работники» затем отправляют свои результаты обратно в сеть, где они объединяются в финальный блок.
Однако иногда транзакций слишком много, чтобы один человек мог справиться с ними в одиночку. Это может замедлить работу сети и затруднить ее использование. Вот почему был создан Parallel EVM: чтобы позволить нескольким людям одновременно работать над разными транзакциями. Таким образом, сеть может обрабатывать больше транзакций за меньшее время, уменьшая перегрузку и комиссию за транзакции.
Солана впервые начала использовать параллельную обработку в блокчейнах. Механизм Solana Sealevel позволяет одновременно выполнять несколько смарт-контрактов благодаря уникальной функции в конструкции виртуальной машины Solana (SVM), которая требует, чтобы смарт-контракты объявляли, к какой части сети или состоянию им необходим доступ для совершения транзакций. Эта конструкция позволила Solana выполнять более 2000 транзакций в секунду (TPS) и время подтверждения блока 400 мс.
Параллельное декодирование EVM
Проблема в том, что виртуальная машина Solana несовместима с виртуальной машиной Ethereum, а это означает, что любой, кто переносит свои dApps из Ethereum, должен начинать с нуля и использовать другой язык программирования.
Что, если бы существовал способ повысить производительность параллельной обработки в EVM-совместимом блокчейне? Параллельно родилась EVM.
Parallel EVM — это среда выполнения для блокчейнов, которая сочетает в себе лучшее от разработок Solana и Ethereum — параллельную обработку транзакций, совместимую с виртуальной машиной Ethereum.
Не существует единой доминирующей параллельной EVM. Вместо этого несколько команд работали над созданием собственных реализаций с общей целью — обеспечить скорость и эффективность Solana в экосистеме Ethereum.
Задача параллельного EVM
Параллельный EVM непросто развернуть и поддерживать. Требуется уникальный дизайн и тестирование, чтобы убедиться, что все работает вместе. У него также есть некоторые проблемы и недостатки, которые следует учитывать, такие как:
Параллельное EVM может увеличить риск конфликтов между взаимозависимыми транзакциями.
Параллельная EVM может запрашивать дополнительные ресурсы у эксплуатирующих ее сетевых узлов.
Параллельный EVM может повлиять на некоторые функции или приложения, которые полагаются на последовательное выполнение.
Параллельный EVM по-прежнему является экспериментальной функцией, разрабатываемой несколькими проектами в экосистеме Ethereum. Возможно, он не готов и не стабилен для всех.
Однако, если он получит широкое распространение и будет улучшен, он может сделать Эфириум быстрее и эффективнее для всех.
Некоторые проекты Parallel EVM в ближайшем будущем взорвутся.
Неон
Neon — это первая параллельная EVM, запущенная в конце 2022 года. Neon — это среда исполнения, существующая в виде смарт-контракта на Solana, позволяющая смарт-контрактам и ботам на Ethereum получать доступ к преимуществам. Технические преимущества Solana. Neon обрабатывает новые блоки в среднем примерно за 0,4 секунды. В настоящее время Neon все еще довольно мал: его TVL (общая заблокированная стоимость) составляет всего 1,2 миллиона долларов США, а количество приложений составляет 6.
Шесть сетей
Sei Network — это параллельный блокчейн EVM первого уровня, который использует оптимистический параллелизм, что означает, что транзакции обрабатываются быстро на основе оптимистических предположений и могут быть оспорены позже, если окажется, что они ошибочны. Созданный с учетом торговых и финансовых приложений, Sei имеет среднее время блокировки 0,46 секунды и в настоящее время поддерживает более 80 приложений.
Монада
Подобно Sei, Monad использует оптимистический параллелизм для обеспечения более высокой производительности и скорости, но также вводит «суперскалярную конвейерную обработку» — конструкцию, используемую в компьютерных системах для разделения работы, разбитой на более мелкие задачи и выполняемой одновременно. Monad утверждает, что может достичь скорости 10 000 TPS со временем подтверждения блока 1 секунда и временем завершения блока 1 секунда, однако в настоящее время сеть находится на этапе тестовой сети, поэтому данные о производительности пока широко не опубликованы.
Заключить
Параллельный EVM представляет собой комбинацию знаний, полученных на основе блокчейнов Ethereum и Solana, с целью предоставить знакомый традиционный опыт EVM с вычислительной мощностью параллельного блокчейна, такого как Solana. Это новый подход к масштабированию блокчейна, впервые предложенный такими командами, как Sei, Monad и Neon. Он предлагает альтернативный подход к масштабированию Ethereum по сравнению с традиционными решениями уровня 2, объединениями и сайдчейнами.
